【正文】 ??? ? ???圖像增強(qiáng)技術(shù) 原圖象 直方圖均衡圖象0 100 2000500100015000 100 200050010001500圖 直方圖均衡化示例 圖像增強(qiáng)技術(shù) ② 直方圖規(guī)定化 直方圖均衡化校正不具備交互作用的特性，直方圖 規(guī)定化校正在運(yùn)用均衡化原理的基礎(chǔ)上，提供了根 據(jù)給定直方圖做圖像增強(qiáng)的手段 。 圖像增強(qiáng)技術(shù) ? 空域圖像平滑 ? 噪聲消除法 ? 由傳感器或信道引起的噪聲通常呈現(xiàn)孤立離散性分布，它們常常與鄰域像素有比較明顯的差異?？梢娫肼暦ㄆ交年P(guān)鍵是準(zhǔn)確判斷噪聲像素。需要注意的是，在操作中對(duì)門限 T的選擇要慎重， T太大，噪聲消除不干凈； T太小易使圖像模糊。經(jīng)鄰域平均法濾波后，像素 F(j,k)對(duì)應(yīng)的輸出為： 即用窗口像素的平均值取代 F(j,k)原來的灰度值。為了盡可能減小模糊失真，有人提出了 “ 超限鄰域平均法 ” ，公式如下： ( x , y ) A ( x , y ) A11F ( x , y ) : F ( j, k ) F ( x , y ) TLLG ( j, k )F( j, k ) : 其 它??? ????? ??????就是說當(dāng) F(j,k)大于鄰域平均值一定值后，作噪 聲處理，否則不變。在一維形式下，中值濾波器是一個(gè)含有奇數(shù)個(gè)像素的滑動(dòng)窗口，經(jīng)排序后，窗口像素序列為 ? ?i v i 1 i i 1 i vF ,..., F , F , F ,..., F? ? ? ?， v=(L1)/2， L為窗口長度， Fi即為窗口像素的中值濾波輸出。這時(shí) 取某種形式的二維窗口，將窗口內(nèi)像素排序， 生成單調(diào)二維數(shù)據(jù)序列 ，然后進(jìn)行中值濾波。一種方法是：先使用小尺度窗口，后逐漸加大窗口尺寸，直到中值濾波器的壞處多于好處為止。此外還有疊代操作，就是對(duì)輸入圖像重復(fù)進(jìn)行同樣的中值濾波，直到輸出不再有變化為止。對(duì) 3 3窗口，其組成為： W ( j 1 , k 1 ) W ( j, k 1 ) W ( j 1 , k 1 )W W ( j 1 , k ) W ( j, k ) W ( j 1 , k )W ( j 1 , k 1 ) W ( j, k 1 ) W ( j 1 , k 1 )? ? ? ? ?????? ? ?? ? ? ? ???11m 1 n 1g ( j, k。 m , n )F ( j m , k n ) F ( j, k )2 F ( j, k。 m， n不能同時(shí)為零。 12圖像增強(qiáng)技術(shù) ? 空間域圖像銳化 ? 銳化的目的是增強(qiáng)圖像邊緣 ， 使人看起來愜意 ， 以及便于對(duì)目標(biāo)的識(shí)別和處理 。對(duì)圖像函數(shù) F(j,k)，其在點(diǎn) (j,k)上的梯度定義為矢量： ? G[F(j,k)]的幅度： Fj[F(j,k)]FkG????????? ????????1222FFG [ F ( j, k ) ] ( ) ( )jk????????????其中 G[F(j,k)]叫做梯度。 圖像增強(qiáng)技術(shù) ? ① 直接以梯度值代替 這種方法直截了當(dāng)，簡單。 圖像增強(qiáng)技術(shù) ? ② 輔以門限判斷 G [ F ( j, k ) ] 。 其 他??? ??③ 給邊緣規(guī)定一個(gè)特定的灰度值，即 aL 。 其 他??? ??圖像增強(qiáng)技術(shù) ? ④ 給背景規(guī)定特定的灰度級(jí) bG [ F ( j, k ) ] 。 其 他??? ??⑤ 二值圖像 abL 。 其 他??? ??圖像增強(qiáng)技術(shù) ? Laplacian算子 ? Laplacian算子是線性二次微分算子，與梯度算子一樣，具有旋轉(zhuǎn)不變性，從而滿足不同走向的圖像邊界的銳化要求。 如果把包含 F(j,k)自身在內(nèi)的鄰域均值看成是 F(j,k)擴(kuò)散形成的模糊的話， 上式又可理解為 Laplacian算子等于 F(j,k)與 F(j,k)模糊之差。G ( j, k )F ( j, k ) F ( j, k ) 。 ? 高通濾波器讓高頻分量暢通無阻，而對(duì)低頻分量則充分限制，從而達(dá)到圖像銳化目的。 ? 幾種常見的歸一化沖激陣列如下： 10 1 0H 1 5 10 1 0?????? ? ????2111H 1 9 1111???????? ? ??????31 2 1H 2 5 21 2 1?????? ? ????41 2 11H 2 19 271 2 1? ? ?????? ? ?? ? ???52 1 21H 1 6 122 1 2???????????圖像增強(qiáng)技術(shù) ? 統(tǒng)計(jì)差值法 ? 這是利用圖像的局部統(tǒng)計(jì)特性（均值與方差）對(duì)圖像邊界做銳化的方法，其基本思路是：在二維數(shù)字圖像 F中，令點(diǎn)(j,k)出的灰度值為 F(j,k)，以 (j,k)為中心，(2r+1)*(2s+1)的區(qū)域內(nèi)的灰度的均值為E(j,k)， r、 s為大于零的整數(shù)，表示方差。 (j,k)點(diǎn)的銳化輸出為 圖像增強(qiáng)技術(shù) ? 彩色技術(shù) ? 什么是偽彩色增強(qiáng)技術(shù) ? 偽彩色技術(shù)就是將灰度圖像的各個(gè)不同灰度級(jí)按照線性或非線性的映射方法變換成不同的顏色 ， 得到一幅彩色圖像的增強(qiáng)技術(shù) 。 圖像增強(qiáng)技術(shù) ? 為什么引入彩色增強(qiáng)技術(shù) ? 由于人眼的視覺特性：分辨的灰度階介于十幾到二十幾級(jí)之間 ,彩色分辨能力可達(dá)灰度分辨能力的百倍以上。根據(jù)人的這一特點(diǎn)，可將彩色用于增強(qiáng)中以提高圖像的可鑒別性。 圖像增強(qiáng)技術(shù) ? 彩色增強(qiáng)技術(shù)原理 ? 彩色增強(qiáng)技術(shù)是利用人眼的視覺特性，將灰度圖像變成彩色圖像或改變彩色圖像已有彩色的分布，改善圖形的可分辨性。 圖像增強(qiáng)技術(shù) ? 假彩色增強(qiáng) ? 假彩色增強(qiáng)的對(duì)象是三基色描繪的自然圖像或同一景物的多光譜圖像。方法之二是，根據(jù)人的眼睛的色覺靈敏度，重新分配圖像成分的顏色。 ? 由于人眼對(duì)彩色的分辨率遠(yuǎn)高于對(duì)灰度差的分辨率，所以這種技術(shù)可用來識(shí)別灰度差較小的像素。 圖像增強(qiáng)技術(shù) ? 常用的偽彩色增強(qiáng)的方法有：密度分割法、頻率域偽彩色增強(qiáng)、灰度變換彩色法。屆時(shí) F(j,k)看成是一個(gè)二維的強(qiáng)度函數(shù)，然后用 m個(gè)平行于水平面的切割平面作切割，得到 m個(gè)不同的灰度區(qū)間 L1,L2， … ,Lm(見下圖 )。還可以是非等間隔分層，即對(duì)關(guān)心的灰度級(jí)區(qū)間分得密一些，其它區(qū)段分得稀疏些。原則上說，強(qiáng)度分層技術(shù)的效果和分層密度成比例，層次越多，細(xì)節(jié)越豐富，彩色越柔和，但分層的層數(shù)受顯示系統(tǒng)的硬件性能約束。 圖像增強(qiáng)技術(shù) ? 步驟如下圖 ： 圖 頻域?yàn)V波法實(shí)現(xiàn)偽彩色處理 圖像增強(qiáng)技術(shù) ? ③ 灰度變換彩色法 ? 采用灰度級(jí)彩色變換方法。根據(jù)色度學(xué)原理 ,任何一種顏色都可以由紅、綠、藍(lán)3基色按不同的比例來合成 ,因此圖像的偽彩色處理先要設(shè)定紅、綠、藍(lán) 3個(gè)基色的函數(shù)關(guān)系 ,使對(duì)應(yīng)的每一個(gè)函數(shù)都有相應(yīng)的紅、綠、藍(lán)輸出 ,之后 3者合成一個(gè)色。根據(jù)不同物體的像素值分布區(qū)域的特點(diǎn) ,先確定圖像灰度的最小值 Z0和最大值 Z1,在最大與最小值之間劃分幾個(gè)不同的區(qū)域 ,然后再根據(jù)新編碼 1的變換函數(shù) ,在重新劃分的區(qū)域中對(duì)圖像進(jìn)行重新編碼。這樣的圖像可以使觀察者很快分辨出溫度的不同區(qū)域。中低溫區(qū)域的前半部分是以藍(lán)色為主、綠色為輔的變化 ,后半部分則是以綠色為主、藍(lán)色為輔的變化 。高溫區(qū)域則是以紅色為主色調(diào) ,綠色輸入線性遞減 ,產(chǎn)生高溫區(qū)的編碼值。如頻譜的直流分量比例于圖像的平均亮度，噪聲對(duì)應(yīng)于頻率較高的區(qū)域，圖像實(shí)體位于頻率較低的區(qū)域等。由卷積定理，低通濾波數(shù)學(xué)表達(dá)式是G(u,v)=F(u,v)*H(u,v)，式中 F(u,v)為含有噪聲的原圖像的傅立葉變換； H(u,v)為傳遞函數(shù)（又稱轉(zhuǎn)移函數(shù)）； G(u,v)為經(jīng)低通濾波后輸出圖像的傅立葉變換。 H濾波濾去了高頻成分，而低頻信息基本無損失地通過。 D( u , v ) DH ( u , v )0 。 圖像增強(qiáng)技術(shù) ? ② 巴特沃思低通濾波器 ? 該濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)由下式?jīng)Q定： 2n01H ( u , v )1 [ D ( u , v ) / D ]? ? 式中，正整數(shù)階數(shù) n影響曲線的形狀。 圖像增強(qiáng)技術(shù) ? 同態(tài)圖像增強(qiáng) ? 圖像信號(hào)可以分為入射光分量和反射光分量。下圖 態(tài)圖像增強(qiáng)的過程框圖。頻率域內(nèi)常用的高通濾波器有四種： ? ① 理想高通濾波器： 000 。 D ( u , v ) D??? ???圖像增強(qiáng)技術(shù) ? ② 巴特沃思高通濾波器 ： 2n01H ( u , v)1 [ D / D ( u , v) ]? ?③ 指數(shù)高通濾波器： n0 [ D / D ( u , v ) ]H ( u , v ) e?④ 梯形高通濾波器： 11100100 。 D D ( u , v ) DH ( u , v )DD1 。一種補(bǔ)償?shù)姆椒ň褪墙o高通濾波器加上一個(gè)偏移量。這個(gè)乘數(shù)也增強(qiáng)了低頻部分的幅度，只要偏移量與乘數(shù)相比比較小，低頻增強(qiáng)的影響就弱于高頻增強(qiáng)的影響。 h f e h pH ( u , v ) = a + b * H ( u , v )圖像增強(qiáng)技術(shù) ? 小波變換增強(qiáng) ? 基于小波變換的圖像增強(qiáng)就是把原始圖像先進(jìn)行小波分解，得到低頻分量和三個(gè)高頻分量，由于低頻分量表示高頻分量表示圖像中的細(xì)節(jié)和邊緣部分，因此對(duì)高頻分量進(jìn)行放大，可以增強(qiáng)圖像中的細(xì)節(jié)部分，低頻分量保持不變，然后再進(jìn)行小波逆變換得到增強(qiáng)